UNIVERSIDAD TECNOLGICA ISRAEL

ASIGNATURA: Metodologa de la Investigacin.

CARRERA: Ingeniera Electrnica

TEMA: DISEO DE UNA RED DE TRANSMISION DE INTERNET BANDA ANCHA PARA LA PARROQUIA RURAL DE PINTAG

AUTOR/ a: Gabriel David Guzmn Molina

TUTOR: PhD. Jess Francisco Gonzlez Alonso.

AO: 2015.

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Tema: Diseo de una Red de Transmisin de internet banda ancha para la parroquia

Pintag

Problema.-

El internet se ha convertido en una herramienta que ha ido evolucionando rpidamente

en los ltimos aos hasta el punto de convertirse en un medio indispensable de

comunicacin global, son muchas de las soluciones actuales de acceso a internet en

nuestro pas, pero existen algunos sectores, sobretodo zonas rurales donde el acceso a

internet es muy limitado o nulo, por lo cual se hace necesaria la bsqueda de una

solucin de conectividad, mediante la aplicacin de tecnologa inalmbrica como medio

de acceso a internet, adems la red debe brindar altas prestaciones y calidad de servicio

Objetivos

General.-

Disear una red de conexin a internet para la parroquia rural de Pintag, mediante el

uso de tecnologa inalmbrica de transmisin de datos que permite conexiones estables

a largas distancias y brinda una excelente relacin de costo de implementacin y

conectividad

Especficos.-

Evaluar la tecnologa inalmbrica de transmisin de datos WiMAX, como la mejor

alternativa para proporcionar servicios de internet en estas zonas que por su situacin

geogrfica no permiten la implementacin de redes de fibra ptica o ADSL, por los

elevados costos de obra civil que esto implicara

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Satisfacer las necesidades de los usuarios conectados a la red en trminos de

conectividad y disponibilidad

Justificacin.-

Las poblaciones rurales por su dificultad geogrfica para la implementacin de redes

cableadas estructuradas, por lo general cuentan con un ineficiente sistema de acceso a

la comunicacin. Esta situacin es una barrera para el desarrollo tecnolgico ya que

impide ciertos beneficios como el acceso a internet y a la comunicacin, actualmente

todava existe varios sectores rurales en donde no se puede acceder a servicios de

comunicaciones de banda ancha, unas de las razones se debe a las caractersticas

geogrficas por lo cual se investigaran alternativas tecnolgicas que permita brindar

servicios de internet en estas zonas, se ha escogido la parroquia de Pintag, por la

cercana y conocimiento de la poblacin por parte del investigador adems que cumple

con los requisitos que se busca para realizar la investigacin. En muchos pases se han

realizado implementaciones de redes inalmbricas para que las zonas rurales tengan

acceso de banda ancha, considerando principalmente la viabilidad de la implementacin

segn sus necesidades y economa para comunicar a las zonas ms pobres. Se propone

implementar redes WMN basadas, en WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave

Access o interpretado como Interoperabilidad para el Acceso a Microondas), es una

novedosa forma de transmisin de datos usando microondas de radio. Esta tecnologa

es usada comnmente para Internet inalmbrico de banda ancha dentro de un rea

geogrfica determinada. El protocolo que caracteriza a esta tecnologa es el 802.16.

Esta tecnologa brinda una solucin de cobertura, sin embargo existen problemas que

solventar para considerar totalmente valida el uso de esta tecnologa.

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Para mejorar notablemente la cobertura de estas zonas se debe analizar el uso de una

tecnologa hibrida, combinando, el uso de fibra ptica, tecnologa inalmbrica pasada en

WIMAX y el uso de radio enlaces conectados mediante multipuntos y a su vez a modos

principales todo esto como parte del diseo de una red que permita estabilidad en las

conexiones, ya haga factibles la recepcin de seal a larga distancia.

Marco Terico.-

El concepto de diseo suele utilizarse en el contexto de las artes, la arquitectura, la

ingeniera y otras disciplinas, el diseo implica una representacin mental y la posterior

plasmacin de dicha idea en algn formato grfico (visual) para exhibir cmo ser la obra

que se planea realizar tomado del autor Monteiur Rubn iglesias. (2011). Instalacin de

lneas y equipos de comunicacin. (2a. Ed.). Madrid: Ideas propias. EspaolRed,

procede del latn. Ms exactamente emana del vocablo rete, que es sinnimo de malla,

el fundamento del concepto de redes ha nacido de la biologa, las modernas

interacciones entre equipos informticos guarda enormes similitudes con el

comportamiento de las neuronas en el sistema nervioso central. Cada una de estas

clulas acta en s misma como un ordenador, con capacidad de interconexin mltiple

con decenas de miles de otros ordenadores en forma directa o indirecta tomado del

autor Comer Douglas. (2011). Redes globales de informacin con internet y tcp/ip.

(2006). (1a. Ed.). Barcelona: Prentice-hall. Espaol

Utilizando estos conceptos para nuestro estudio, buscaremos la infraestructura cuyo

diseo posibilita la transmisin de informacin a travs del intercambio de datos. Cada

una de estas redes ser diseada especficamente para cubrir zonas de difcil acceso,

con una arquitectura determinada que facilite la implementacin de la mismaEl concepto

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de redes inalmbricas hace referencia a un conjunto de equipos nterconectados por

medio de ondas de radio o infrarrojo, tomado del autor; Hernando Rabanos Jos mara.

(2009). Comunicaciones mviles. (2a. Ed.). Madrid: Addison-Wesley. Espaol

Es importante comprender que una red inalmbrica puede ser parte de una red mixta

dependiendo si se estudia un segmento de red o la totalidad de la misma como explica

Floyd Thomas. (2012). Fundamentos de sistemas digitales. (9a. Ed.). Espaol. La

interaccin de diversos medios de transmisin hace que pensemos en diferentes

dispositivos que permitan la conectividad entre estos medios y la diferencias entre sus

tecnologas, mediante esto podemos considerar que no tendr el mismo desempeo

los dispositivos que utilizan fibra ptica que los medios de conexin por ondas de radio

Las caractersticas principales de las redes inalmbricas por onda de radio es que las

fuentes de interferencia existen en mayor cantidad que las redes cableadas como indica

Gmez de Barreda Daniel. (2013). Sistemas circulares de radionavegacin. (9a. Ed.).

Espaol, donde seala que Al utilizar el aire como medio de transmisin para las ondas

de radio, estas se encuentran expuestas a interferencias generadas por el mismo

ambiente (humedad, tormentas elctricas, etc.), el campo magntico de la tierra y la

cobertura que ofrecen es directamente proporcional a la potencia de la antena, aunque

los estndares de transmisin juegan un papel de regulacin en las potencias y

frecuencias a ser utilizadas para la transmisin. Este es importante ya que sabemos que

el alcance de emisin de seal depende de varios factores externos

Las redes inalmbricas inicialmente fueron enfocadas para el uso en el hogar pero ahora

existen redes con certificacin WiMAX que estn siendo implementadas en espacios

geogrficos muy grandes, ahora vamos a conocer los conceptos de estas tecnologas,

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tomados del Lizarrondo Magaa. (2010). Comunicaciones y redes de computadoras. (2a.

Ed.). Madrid: Prentice hall. Espaol, Las redes WiFi tambin son conocidas como redes

de Wireless Ethernet aunque el termino no es apropiado permiten la conectividad con

una WLAN por medio de un punto de acceso (AP), el cual servir como enlace de red y

el dispositivo mvil

Wimax (World Interoperability for Microwave Access Interoperabilidad mundial para

acceso por microondas). Tambin conocida como IEEE 802.16, es la tecnologa

estandarizada para redes de comunicacin que permite el acceso inalmbrico de ltima

milla. Adems de representar una alternativa a las tecnologas de acceso de ltima milla

fijas como el DSL y cable, permite el acceso mvil de banda ancha teniendo una amplia

rea de cobertura

A diferencia del estndar WiFi, WiMAX es una tecnologa diseada en cubrir grandes

distancias con un gran ancho de banda; es una alternativa confiable para ofrecer

servicios de banda ancha con calidad de servicio (QoS) en zonas donde el -24- medio

de transmisin fsico (cable, cobre, fibra ptica) es de difcil implementacin; debido al

coste que produce o por la baja densidad poblacional como por ejemplo en zonas rurales

tomado de Stallings Wilson. (2014). Comunicaciones y redes de computadores. (4a. Ed.).

Denver: Prentice-hall. EIngles

Engst Adam. (2012). Introduccin a las redes inalmbricas. (1a. Ed.). Barcelona: Anaya.

Espaol. Actualmente las redes inalmbricas estn trabajando con tres estndares,

Bluetooth (802.15 con alcance mximo de 10 metros) el segundo es WiFi (802.11 que

llega a alcanzar los 300 metros) y el WiMAX (IEEE 802.16 que puede alcanzar ms de

50 Km).

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Kukielka Jos. (2009). Especial redes inalmbricas. Revista bit, edicin n138 abril

mayo. Madrid: Coit. Espaol, indicando las nuevas tecnologas 4G, LTE (Long Term

Evolution) y WiMax2, estn intentando conquistar el mercado de las redes con

velocidades de 100 Mbps (LTE) y hasta 120 Mbps (WiMax2) que hasta hace aos eran

imaginarias como se aprecia la tecnologa inalmbrica va evolucionando en gran

magnitud.

Doble John. (2008). Introduction to radio propagation for fixed and mobile

communications. (4a. Ed.). Artech House. Ingls, habla sobre la escalabilidad que nos

ofrece una conexin WiMAX, La tecnologa WiMAX, como est diseada para poder

trabajar con diferentes anchos de banda, desde 1.25 hasta 20 MHz, puede cumplir con

la gran variedad de requerimientos espectrales existentes, Esto permite dar un servicio

ms adaptado a la economa y a las necesidades de cada regin, como proveer de

Internet en zonas rurales.

Andrew, S. (2012). Redes de computadores. (2a. Ed.). Madrid: Pearson. Espaol, escribe

en su libro, El estndar 802.16d incluye tcnicas MIMO (Multiple Input Multiple Output)

junto con esquemas flexibles de sub-portadoras, codificacin avanzada y modulacin de

hasta 64 QAM (Quadrature Amplitude Modulation), las redes WiMAX permiten alta tasa

de transferencia con diferente modulacin respecto a la distancia que es especialmente

conveniente para las zonas rurales.

WiMAX, tiene varios estndares como podemos apreciarlo la explicacin de Perales

Benito. (2009). Infraestructuras comunes de telecomunicacin y radiocomunicaciones.

(3a. Ed.). Barcelona: Marcomb. Espaol, donde clasifica:

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802.16a: Publicada en enero del 2003, diseado solo para proporcionar conectividad

de ltima milla. Soporta enlaces con y sin lnea de vista (LOS y NLOS)

802.16d: Publicada en octubre del 2004, WiMAX para redes fijas y nmadas con calidad

de servicio y seguridad; es un estndar en el que se establece un enlace radio entre la

estacin base y un equipo de usuario situado en el domicilio del usuario. Para el entorno

fijo, las velocidades tericas mximas que se pueden obtener son de 70 Mbps con un

ancho de banda de 20 MHz. Sin embargo, en entornos reales se han conseguido

velocidades de 20 Mbps con radios de clula de hasta 6 kilmetros, ancho de banda que

es compartido por todos los usuarios de la celda. A su vez permite accesos concurrentes

en celdas, cuyos radios varan entre 3km y 10km.

802.16e WiMAX Mvil. Publicada en Febrero del 2006. La otra variante, 802.16e, es

de movilidad completa y permite el desplazamiento del usuario de un modo similar al que

se puede dar en GSM/UMTS6. An no se encuentra desarrollado y actualmente compite

con la tecnologa LTE7, basadas en femtoceldas8 conectadas mediante cable. Por ser

la alternativa para las operadoras de telecomunicaciones que apuestan por los servicios

en movilidad, este estndar, en su variante no licenciado, compite con el IEEE 802.11n,

ya que la mayora de los porttiles y dispositivos mviles, empiezan a estar dotados de

este tipo de conectividad.

802.16j Publicada en Junio del 2009 se centra en la definicin de multisaltos. 802.16-

2009 -28- Publicada en Mayo del 2009 como enmienda de IEEE802.16-2004. Especifica

la interface area, incluyendo capa de acceso y control al medio (MAC) y la capa fsica

(PHY), combinando sistemas fijos y mviles de acceso PtMP (Punto-Multipunto) de

banda ancha que proveen mltiples servicios.

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Esta clasificacin nos ayuda a comprender la evolucin de WiMAX

Pero como estructurar una red WiMAX, Meadows Jennifer. (2014). Estado y desarrollo

de las tecnologas de la comunicacin. (2a. Ed.). Madrid: Pearson. Espaol, indica:

El total de la red puede ser dividido en tres partes:

Estaciones Mviles (MS), usadas por el usuario final para acceder a la red

Red de servicio de acceso (ASN), la cual comprende una o ms Estaciones Base (BS)

y uno o ms gateways ASN los cuales forman la red de acceso inalmbrica de borde.

Red de servicio de conectividad (CSN), la cual brinda la conectividad IP.

Clarke Gordon. (2008). Practical modern Protocols: DNP3, IEC 60870.5 and related

systems. (4a. Ed.). Miami: Pearson. Ingles, de la siguiente manera:

Estacin Base (BS): La BS es responsable de proveer la interfaz inalmbrica al MS.

Otras funciones que pueden ser parte de la BS son las llamada de gestin para la micro

movilidad, tal como: handoff triggering y tunnel establishment, radio resource

management, QoS policy enforcement, traffic classification, DHCP (Dynamic Host

Control Protocol) proxy, key management, session management, y multicast group

management.

Gateway de Red de Servicio de Acceso (ASN-GW): El gateway ASN normalmente opera

como un punto de agregacin de trfico de la Capa 2 (enlace de datos). Otras funciones

que pueden ser parte del ASN-GW son: control de admisin, almacenamiento de los

perfiles de usuarios y claves de encriptacin, funcionalidad AAA (authentication,

authorization and accounting), establecimiento y gestin del mobility tunnel entre la BS

y el usuario, QoS, y enrutamiento al CSN.

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Garca Teodoro. (2013). Transmisin de datos y redes de computadores. (2da. Ed.).

Barcelona: Prentice-hall. Espaol, Menciona que una red de servicio de conectividad

(CSN): El CSN brinda conectividad a Internet, ASP, otras redes pblicas y/o redes

corporativas. El CSN forma parte del NSP e incluye los servidores de AAA que soportan

la autenticacin para los dispositivos, usuarios, y servicios especficos. El CSN brinda

seguridad y asegura el QoS a cada usuario. Tambin es responsable por la gestin del

direccionamiento IP, soporta roaming entre diferentes NSPs, gestiona las ubicaciones

entre los ASNs, como as tambin la movilidad y el roaming entre ellos. Adems, el CSN

puede brindar funciones de gateway o de interoperabilidad con otras redes, tal como la

PSTN (public switched telephone network), 3GPP, y 3GPP2..

TIPO DE INVESTIGACION

En la investigacin se va a empezar utilizando el mtodo exploratorio, antes de comenzar

con el diseo de la red debemos buscar las tecnologas aplicables y su funcionalidad en

las zonas de aplicacin, como no existe una red de internet en los sectores rurales de

investigacin, no tenemos una referencia especfica para estos lugares, por lo cual

vamos a buscar referencias generales y su aplicacin en zonas de similar situacin

geogrfica.

Luego se procede a utilizar el mtodo descriptivo, necesitamos conocer datos sobre la

situacin geogrfica, poblacin, que nos permita definir los parmetros dentro de los

cuales se regir el diseo de la red, con esto puede definir el alcance que apreciamos

obtener y el tipo de estructura a utilizar, ademar podemos estimar el nmero de usuarios

que se podrn conectar con ptimos niveles de estabilidad

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Finalmente aplicamos el mtodo correlacional, una vez definida las caractersticas de la

tecnologa a utilizar, necesitamos buscar la proporcionalidad de su efectividad, esto es

muy importante para el diseo de la red, por lo cual relacionamos parmetros de alcance

de los equipos a utilizar, con la geografa del medio, como se describe en el marco terico

la tecnologa inalmbrica a implementar se ve afectada por factores externos, adems

de esta referencia, tambin debemos hace relacin a la poblacin, el diseo tambin

implica optimizar recursos y se hace necesario, optimizar la transmisin hacia las zonas

de mayor poblacin donde habr mayor demanda de conexiones

HIPOTESIS

La efectividad de la tecnologa inalmbrica WiMAX para la transmisin de internet ser

considerablemente afectada por la situacin topogrfica de la parroquia de Pintag

UNIVERSO Y LA MUESTRA

La parroquia de Pintag est ubicada al sur de Quito, en la provincia de Pichincha, cerca

del Valle de los Chillos, ocupa un rea de 513.4 km2 y tiene una poblacin de

aproximadamente 21.000 habitantes (VII Censo de Poblacin y VI de Vivienda 2010), los

habitantes de Pintag sern el universo de nuestra investigacin.

Como muestra se tomara un 1% de la poblacin es decir 210 habitantes

VARIABLES

Variables Independientes

Cantidad de usuarios que acceden a un mismo tiempo a Internet

Requerimientos de los usuarios

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Variables Dependientes

Estructura y equipos para implementar la red

METODOS DE INVESTIGACION

Por la naturaleza del proyecto se considera que se va utilizar un mtodo de investigacin

emprico sobre el diseo de una red inalmbrica WiMAX, buscando una solucin de

conectividad para la parroquia de Pintag, rigindonos en estndares que rigen el estudio

de este tipo

Se utilizara en este proyecto los siguientes mtodos de investigacin:

La observacin cientfica; ya que se tendr que detectar ciertos rasgos de lo

Estndares propuestos para las tecnologas de redes inalmbricas.

La medicin; Debido a que debemos medir los parmetros obtenidos, para saber si

podemos cumplir los estndares de la tecnologa aplicada, y buscar soluciones a los

problemas causados en casos de interferencia

TECNICAS DE INVESTIGACION

Las tcnicas de investigamos que se van a utilizar estn directamente relacionadas con

los objetivos especficos de nuestro proyecto por lo cual los mencionaremos a

continuacin

Evaluar la tecnologa inalmbrica de transmisin de datos WiMAX, como la mejor

alternativa para proporcionar servicios de internet en estas zonas que por su situacin

geogrfica no permiten la implementacin de redes de fibra ptica o ADSL, por los

elevados costos de obra civil que esto implicara

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En este caso es conveniente realizar una entrevista para tener datos concretos sobre el

uso de la tecnologa WiMAX en nuestro pas

Satisfacer las necesidades de los usuarios conectados a la red en trminos de

conectividad y disponibilidad

La mejor forma de conocer las necesidades de unos usuarios es mediante una encuesta,

ya que por medio de un cuestionario podemos recolectar valiosa informacin

ENCUESTA

Se ha planteado una encuesta en base a preguntas concretas sobre la utilizacin del

servicio, la preferencia del usuario y la comodidad del mismo, nuestro objetivo en esta

encuesta es encontrar el tipo de usuarios al cual debemos enfocar nuestro servicio y

saber cules son sus necesidades y enfocarnos en satisfacer las mismas. Ver Anexo 1

ENTREVISTA

La entrevista est enfocada en recolectar informacin especfica generada por un

experto, sobre el uso y eficacia de la tecnologa WiMAX, la cual ser indispensable en el

desarrollo del proyecto, la persona escogida para la entrevista en este caso es el Ing.

Santiago Morocho, Gerente de Operaciones de la empresa GEDATECU, una importante

empresa de telecomunicaciones del Ecuador, que est enfocada en brindar servicios de

redes e internet en varias ciudades del Ecuador, su experiencia en el mercado de nuestro

pas nos dar una clara idea del uso de la tecnologa WiMAX, como medio de transmisin

de internet. Ver Anexo 2

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ANEXO 1

CUESTIONARIO

Considera usted que un servicio de internet se aplica a su labor y necesidad?

SI NO

1. Cree necesaria la implementacin de acceso a internet en su comunidad?

SI NO

2. Ha utilizado algn servicio de acceso a internet?

SI NO

3. El servicio de internet utilizado es seguro y confiable?

SI NO

4. Satisface sus necesidades de acceso a internet el proveedor que ha utilizado?

SI NO

En el caso de contestar NO, que necesita para sentirse totalmente satisfecho al utilizar

internet

.

5. Su acceso a internet es de uso:

PERSONAL COMERCIAL EDUCATIVO

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ANEXO 2

PREGUNTAS

1. Indudablemente el acceso a internet ha crecido de manera considerable, sin embargo

an existen zonas donde no hay una red de acceso a internet. Cree usted que es

recomendable implementar internet en las zonas rurales?

2. Considerando sus aos de experiencia en el mercado ecuatoriano. Piensa que la

tecnologa inalmbrica WiMAX es una buena opcin de conectividad, considerando la

mayor estabilidad de una red de ltima milla por cable?

3. Cules son las ventajas estructurales y comerciales de implementar tecnologa WiMAX

para acceso a internet y existe alguna desventaja considerable exceptuando la

interferencia causada por factores externos?

4. La implementacin de la tecnologa WiMAX, permitir la continua evolucin de la red

implementada acorde a las necesidades de los usuarios, y mayor nmero de conexiones,

o est limitada en su estructuracin?

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BIBLIOGRAFIA

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